新型糖-金属配合物的合成*1

张 炜， 武 侠

(青岛农业大学 化学与药学院,山东 青岛 266109)

糖-金属配合物具有重要的生物学功能，参与体内许多生化过程，如酶催化，金属代谢，金属离子的转移与贮藏等，并在药学领域得到应用，如顺铂衍生物及放射性治疗[1]。由于糖的多羟基氧原子的电子云密度较低，形成的配合物在中性或酸性溶液中不稳定，使其结构表征比较困难。

本文以易与金属配位的N，N′-二苄基乙二胺桥联两个半乳糖合成了新型糖配体N,N′-双-[2-O-(β-D-吡喃半乳糖基)苄基]乙二胺(L); L与金属盐反应制得4个新型糖-金属配合物——[ML]2+·2Cl-(1a～1d, M=Ni, Cu, Co, Zn),其结构经1H NMR, UV, IR和元素分析表征，1a和1c为八面体构型，1b和1d为四面体构型。

1 实验部分

1.1 仪器与试剂

UV-2102PC UNICO型紫外-可见分光光度计;JNM-ECP 600型核磁共振仪(TMS为内标);NICOLET NEXUS 470型红外光谱仪(KBr压片);Perkin-Elmer 240C型元素分析仪。

Sephadex LH-20, Amersham Pharmacia Biotech AB公司(进口分装);其余所用试剂均为市售分析纯。

1.2 合成

(1) 溴乙酰半乳糖(gal′-Br)的合成

在三颈瓶中加入乙酸酐100 mL，搅拌下加入高氯酸0.6 mL，分批加入半乳糖(gal-OH) 27.5 g,于30 ℃～40 ℃反应1.5 h;冷却至7 ℃左右，加入红磷7.5 g，缓慢滴加液溴14.5 mL(低于20 ℃)，滴毕，缓慢加冰水9 mL，加毕，反应3 h。加入氯仿75 mL，混合均匀后倒入冰水(200 mL)中，搅匀，抽滤，滤液静置分层，水层用氯仿(2×30 mL)萃取，合并有机相，依次用水(2×50 mL)， 5%～10%碳酸氢钠溶液洗涤至中性，无水MgSO4干燥，搅拌下于室温用活性炭(0.5 g)脱色1 h;过滤,滤液减压蒸除氯仿,加少量乙醚,析出大量白色沉淀,抽滤,滤饼用乙醚(2×20 mL)洗涤，真空干燥得白色固体gal′-Br 52.6 g，产率83.8%。

(2) 2-O-(β-D-吡喃半乳糖基)苯甲醛(2)的合成

在三口瓶中加入水5 mL和氯仿5 mL，搅拌下于60 ℃加入溴化四丁基胺(Bu4NBr) 1.4 g,水杨醛2.45 mL(23 mmol)的碳酸钾溶液(K2CO38.97 g+水30 mL),滴加gal′-Br 6.5 g(16 mmol)的氯仿(30 mL)溶液，滴毕，反应3 h(溶液变为棕黑色)。分液,水层用氯仿(3×30 mL)萃取，合并有机相，用水洗至中性，无水硫酸钠干燥，旋蒸脱溶至膏状；加入冷无水乙醇，析出大量白色沉淀，抽滤，滤饼用冰乙醇洗涤，干燥得白色针状晶体2 1.64 g,产率23.4%, m.p.115 ℃～117 ℃; IRν: 3 081, 2 980, 2 874, 2 774, 1 740, 1 696, 1 600, 1 459, 1 371, 1 090, 766 cm-1。

(3)N,N′-双[2-O-(β-D-吡喃半乳糖基)苯基亚甲基]乙二胺(3)的合成

在三口瓶中加入2 8 g(18 mmol)的无水乙醇(70 mL)溶液，搅拌下滴加乙二胺0.78 mL(12 mmol),滴毕，于室温反应4 h。抽滤，滤饼用无水乙醇洗涤两次，真空干燥得白色固体36.3 g，产率77%, m.p.158 ℃～161 ℃;1H NMR(DMSO-d6)δ: 8.46(s, 2H, N=CH), 7.83～7.09(m, 8H, ArH), 5.46(d,J=7.32 Hz, 2H, gal′-H), 5.37～4.09 (m, 12H, gal′-H), 3.84(t,J=3.66 Hz, 4H, NCH2), 2.15～1.96 (m, 24H, Ac-H); IRν: 3 075, 2 977, 2 903, 1 755, 1 638, 1 602, 1 454, 1 371, 1 077, 763 cm-1。

(4) L的合成

在三口瓶中依次加入3180 mg(0.19mmol)的无水甲醇(7 mL)溶液和硼氢化钠7.4 mg,搅拌下于室温反应1 h;通入氨气至饱和，再反应1 h;加水5 mL，于50 ℃反应30 min。旋蒸脱溶，残余物用甲醇(20 mL)溶解，过滤，滤液浓缩，加乙醇25 mL，析出白色沉淀，置冰箱中冷冻(12 h)析晶，抽滤，滤饼用乙醇洗涤两次，真空干燥得白色固体L 61.5 mg，产率53.2%, m.p.225 ℃(dec.);1H NMR(D2O)δ: 7.19～6.91 (m, 8H, ArH), 3.82～3.56(m, 18H, gal-H, ArCH2), 2.57(d,J=16.08 Hz, 4H, NCH2)。

(5)1的合成

在单口烧瓶中加入L 500 mg(0.84 mmol)和甲醇15 mL，搅拌下滴加NiCl2·6H2O 200 mg(0.84 mmol)的甲醇(5 mL)溶液，滴毕，反应12 h(溶液呈绿色)。浓缩，残余物经Sephadex LH-20柱层析(洗脱剂:甲醇)分离,收集绿色带,减压蒸除溶剂至干，真空干燥得绿色固体L-Ni(Ⅱ)配合物1a170 mg,产率27%, m.p.220 ℃～222 ℃; Anal.calcd for C28H44N2O14Cl2Ni: C 44.12, H 5.82, N 3.68, Cl 9.30, Ni 7.70; found C 43.85, H 6.09, N 3.46, Cl 9.16, Ni 7.59。

用类似方法合成L-Cu(Ⅱ)配合物1b(柱层析收集蓝色带): 蓝色粉末,产率50%, m.p.195 ℃～196 ℃; Anal.calcd for C28H44N2O14Cl2Cu: C 43.84, H 5.78, N 3.6, Cl 9.245, Cu 8.28; found C 44.15, H 5.89, N 3.36, Cl 9.29, Cu 8.01。

在单口烧瓶中加入L 500 mg(0.84 mmol)的甲醇(15 mL)溶液,搅拌下于室温滴加CoCl2·6H2O 200 mg(0.84 mmol)的甲醇(5 mL)溶液，滴毕(出现沉淀)，反应30 min沉淀消失，再反应1 h(又析出沉淀)。抽滤，滤饼真空干燥得暗红色固体L-Co(Ⅲ)配合物1c250 mg,产率39%, m.p.>250 ℃; Anal.calcd for C28H43N2O14Cl2Co: C 44.16, H 5.69, N 3.68, Cl 9.31, Co 7.74; found C 44.45, H 5.20, N 3.46, Cl 9.57, Co 7.98。

用类似方法(于室温反应2 h)合成L-Zn(Ⅱ)配合物1d: 白色固体,产率34%, m.p.>250 ℃; Anal.calcd for C28H40N2O12Cl2Zn: C 45.88, H 5.50, N 3.82, Cl 9.67, Zn 8.92; found C 45.52, H 5.31, N 3.52, Cl 9.25, Zn 9.04。

2 结果与讨论

由于L与MCl2的极性都较大，因此产物难以用常规分离金属配合物的方法分离，实验中采用Sephadex LH-20柱层析分离，保证了产物的纯度。在合成1c时，由于L含有氨基，配位能力较强，晶体场稳定化能较大，使Co(Ⅱ)在反应中氧化成Co(Ⅲ)。

L和1的IR和UV分析数据见表1。由表1可见，L位于1 588 cm-1处的N-H弯曲振动在生成配合物后均向高波数位移至1 630 cm-1附近，这与胺与金属配位后，N-H弯曲振动向高频位移正好相符；L在1 052 cm-1处的C-OH伸缩振动高移至1074 cm-1附近，说明有羟基参与了配位[2]。

表 1 L和1的IR和UV分析数据Table 1 IR and UV data of L and 1

*苯环邻位取代

从表1还可以看出，L的UV谱图在216 nm和269 nm有吸收峰，1与L比较，最大吸收峰的位置未发生明显变化，但吸收峰的强度发生了较大变化，说明配合物生成。1a分别在369 nm, 628 nm, 730(sh) nm, 966 nm处另有吸收，且ε<30，说明形成配合物。其吸收可分别归属为3A2g→3T1g(P) ，3A2g→3T1g(F) ，3A2g→3T2g的电子跃迁。利用公式(1)计算出μeff=3.19，说明1a为八面体构型。

μeff=μs(1-αλ/Δ)

(1)

对于Ni2+,纯自旋磁矩μs=[n(n+2)]1/2=2.83μB(n=2),α=4，配合物旋轨耦合常数λ=-325 cm-1，基态能级与参加混合的高级能级间的能级差Δ=10 352 cm-1； 对于Cu2+,μs=[n(n+2)]1/2=1.73μB(n=1),α=2,λ=-828 cm-1，Δ=15 798 cm-1

1b由于Jahn-Teller效应的存在，只能观测到位于633 nm附近(波数为15 798 cm-1)的一个宽吸收峰，与CuCl2·2H2O在924 nm的吸收峰相比，吸收发生蓝移，ε由65增大至125，说明生成了配合物。其吸收对应于2T2(D)→2E(D)跃迁，利用公式(1)计算出μeff=1.91，说明1b为四面体构型[3，4]。

1c在371 nm和575 nm处的吸收可归属为1A1g→1T1g和1A1g→1T2g跃迁，八面体配位的Co(Ⅱ)配合物应有三个吸收，且ε<10，而1c只有两个吸收，且ε在100左右，说明Co(Ⅱ)在反应中被氧化为Co(Ⅲ)。

1d由于其电子排布为d10构型而没有d-d*跃迁。

1d由于Zn(Ⅱ)不含未配对电子，没有顺磁性，不干扰NMR的测定。1a～1c的1H NMR谱图在7.3～2.8可以观察到所有质子峰，与L相比，质子峰都移向低场[5]，其中以与N相邻的CH2质子峰位移最为显著，由2.5位移至2.8，这是由于CH2离配位N原子较近的缘故。

综上所述，1a～1d的结构与Scheme 1预期一致,即1a和1c为八面体构型，1b和1d为四面体构型。

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[5] 杨频,高飞. 无机生物化学原理[M].北京:科学出版社,2002.